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Was ist Raytracing? - Strahlenverfolgung im Vergleich zu Rasterisierung

Spätestens seit Nvidias Vorstellung der neuen RTX-2000-Grafikkarten ist das Schlagwort »Raytracing« in aller Munde. Aber was genau ist das überhaupt? Was haben wir Spieler davon? Und was kostet es?

von Nils Raettig,
24.08.2018 17:05 Uhr

Nvidias neue RTX-2000-Grafikkarten wurden mit einem starken Fokus auf Raytracing vorgestellt. Wir klären, was das ist - und was es bringt.Nvidias neue RTX-2000-Grafikkarten wurden mit einem starken Fokus auf Raytracing vorgestellt. Wir klären, was das ist - und was es bringt.

In der GameStar-Ausgabe 07/2004 haben wir uns zum ersten Mal mit dem Thema »Raytracing« auseinandergesetzt. Etwa 14 Jahre danach spielt die Render-Technik in Spielen immer noch so gut wie keine Rolle, im Zuge der GDC 2018 samt Microsofts Vorstellung einer passenden Lösung für die Grafikschnittstelle DirectX 12 und vor allem der Präsentation der neuen Geforce-RTX-Grafikkarten von Nvidia auf der Gamescom 2018 hat sie aber wieder viel Aufmerksamkeit erlangt.

Einerseits, weil Raytracing absolut im Fokus von Nvidias Gamescom-Präsentation stand. Andererseits, weil die RTX-2000-Modelle besonders gut für das Echtzeit-Raytracing geeignet sein sollen. Außerdem wurden bereits kommende Spiele mit der Technik wie Shadow of the Tomb Raider oder Battlefield 5 in Aktion gezeigt. Was sich hinter Raytracing verbirgt, wollen wir deshalb in diesem Artikel erklären.

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Vorab ein wichtiger Hinweis: Das Rendern von 3D-Grafik ist ein sehr komplexes Thema, dem wir uns hier auf eine möglichst verständliche, aber dennoch ausreichend genaue Weise widmen wollen. Sollten sich trotzdem Fehler im Artikel finden, weist uns bitte in den Kommentaren darauf hin - wir korrigieren sie dann gegebenenfalls so schnell wie möglich.

Ein alter, neuer Render-Ansatz

Für die Gamestar 07/2004 hat der Student Daniel Pohl (im kleinen Bild rechts zwischen seinem Professor Slussallek und unserem damaligen Hardware-Redakteur Daniel Visarius zu sehen) diesen Screenshot mit Raytracing in Quake 3 erstellt. Das Rendern erfolgte per CPU auf einem Linux-Rechnerverbund mit 48 Athlon-MP-Prozessoren und 12,0 GByte RAM. Pohl arbeitet seit 2007 bei Intel.Für die Gamestar 07/2004 hat der Student Daniel Pohl (im kleinen Bild rechts zwischen seinem Professor Slussallek und unserem damaligen Hardware-Redakteur Daniel Visarius zu sehen) diesen Screenshot mit Raytracing in Quake 3 erstellt. Das Rendern erfolgte per CPU auf einem Linux-Rechnerverbund mit 48 Athlon-MP-Prozessoren und 12,0 GByte RAM. Pohl arbeitet seit 2007 bei Intel.

Raytracing dient im Kern dazu, per Computer Bilder zu erstellen, die für die Darstellung auf einer zweidimensionalen Fläche wie einem PC-Bildschirm oder einer Kinoleinwand gedacht sind. Solche Flächen bestehen letztlich aus einzelnen Bildpunkten oder Pixeln, die sich zu einer bestimmten Auflösung zusammensetzen (etwa 1.920 Pixel in der Breite und 1.080 Pixel in der Höhe, auch als »Full HD« bekannt).

Welches Bild wir auf einem Monitor oder einer Leinwand zu sehen bekommen, hängt von der Farbe ab, die die einzelnen Pixel jeweils annehmen. Damit diese Farbgebung zu einem möglichst realistisch aussehenden Bild führt, gibt es unterschiedliche Ansätze wie eben Raytracing oder die aktuell bei PC-Spielen meist genutzte »Rasterisierung« (englisch »Rasterization«), auf die wir gleich noch näher eingehen.

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Raytracing ist dabei wie eingangs erwähnt kein grundsätzlich neuer Render-Ansatz, ganz im Gegenteil. Im Kinobereich und in der Werbung wird es schon seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt. Dank »CGI« (steht für »Computer Generated Imagery«) werden hier künstliche Bilder geschaffen, die täuschend echt wirken.

Die Berechnung eines Bildes mittels Raytracing kann allerdings sehr lange dauern. Während das für Filme und die Werbung kein grundsätzliches Problem darstellt, sieht es in Computerspielen anders aus. Hier beeinflussen wir schließlich selbst, was wir sehen und was passiert, weshalb die passenden Bilder nicht vorgerendert werden können und stattdessen in Echtzeit berechnet werden müssen.

Für große Kino- und Werbeproduktionen steht außerdem meist immense Rechenleistung in Form von Serverfarmen zur Verfügung, während Computerspiele auf normaler PC-Hardware lauffähig sein müssen. Diese beiden Faktoren sind der Hauptgrund dafür, dass Echtzeit-Raytracing in Spielen (noch) keine Rolle spielt.

Aber was genau ist Raytracing überhaupt? Und wie unterscheidet es sich von der Rasterisierung, die momentan meist in Computerspielen genutzt wird?

Geforce RTX 2080 und Raytracing - Was bringt Nvidias neue Grafikkarten-Generation uns Spielern? 12:29 Geforce RTX 2080 und Raytracing - Was bringt Nvidias neue Grafikkarten-Generation uns Spielern?

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